(57)【要約】      （修正有）【課題】リグノセルロース物質を浸透ゾーン、蒸解ゾーンを有する１ベッセル蒸解装置により蒸解する方法において、リグノセルロース物質の蒸解収率を向上させる方法を提供する。【解決手段】浸透ゾーンＡ及び蒸解ゾーンＢを有し、複数のストレーナー５，６，７が設けられている１ベッセル蒸解装置にリグノセルロース物質を供給し、前記ストレーナーからの抽出黒液を浸透ゾーンＡに添加しつつ連続蒸解する方法であって、前記浸透ゾーンに添加する黒液量を１００とした場合、浸透ゾーンと次の蒸解ゾーンの間のストレーナー５からの抽出黒液量分が少なくとも６０で、残部が蒸解ゾーンのストレーナー６，７からの抽出黒液であり、かつ、浸透ゾーンの頂部に白液と、添加率０．３質量％〜１．５質量％（対絶乾リグノセルロース材料）のポリサルファイドが添加され、さらに、白液を前記複数ノンストレーナーの少なくとも１つに添加するリグノセルロース物質の蒸解方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
浸透ゾーン、蒸解ゾーン及び洗浄ゾーンを順に有し、かつ、複数のストレーナーが設けられている１ベッセル蒸解装置にリグノセルロース物質を供給し、前記ストレーナーからの抽出黒液を浸透ゾーンに添加しつつ連続蒸解する方法であって、前記浸透ゾーンに添加する黒液量を１００とした場合、1ベッセル蒸解装置の一番上部に位置する浸透ゾーンと次の蒸解ゾーンの間のストレーナーからの抽出黒液量が少なくとも６０で、残部が蒸解装置の蒸解ゾーンの中間部のストレーナー及び／又は蒸解ゾーンと洗浄ゾーンの間のストレーナーからの抽出黒液であり、かつ、浸透ゾーンの頂部及び／又はそれ以前の箇所において前記リグノセルロース物質に白液と、添加率０．３質量％〜１．５質量％（対絶乾リグノセルロース材料）のポリサルファイドが添加され、さらに、白液を前記複数のストレーナーの少なくとも一つに添加することを特徴とするリグノセルロース物質の蒸解方法。
【請求項２】
前記蒸解ゾーンの中間部のストレーナー及び／又は蒸解ゾーンと洗浄ゾーンの間のストレーナーからの抽出黒液の一部はフラッシュタンクを経てエバポレーターに送られて処理されることを特徴とする請求項１記載のリグノセルロース物質の蒸解方法。
【請求項３】
前記浸透ゾーンの頂部及び／又はそれ以前の箇所において、リグノセルロース物質にアントラキノン誘導体が添加されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のリグノセルロース物質の蒸解方法。
【請求項４】
前記ポリサルファイドが酸化触媒を用いてサルファイドを酸化処理することによって調製されているものであることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のリグノセルロース物質の蒸解方法。
【請求項５】
前記浸透ゾーンに添加する黒液量を１００とした場合、前記蒸解装置の浸透ゾーンと次の蒸解ゾーンの間のストレーナーからの抽出黒液が７０以上であることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のリグノセルロース物質の蒸解方法。
【請求項６】
前記浸透ゾーンに添加する抽出黒液の温度が１００〜１３０℃であることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載のリグノセルロース物質の蒸解方法。
【請求項７】
前記複数のストレーナーからの抽出黒液の一部が白液と共に前記蒸解ゾーンの始めに添加されることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載のリグノセルロース物質の蒸解方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リグノセルロース物質の蒸解方法に関するものである。さらに詳しく述べれば、連続蒸解釜を用いてリグノセルロース物質の蒸解収率を向上させる方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
リグノセルロース物質を製紙原料として多くの用途に使用するためには、蒸解処理して化学パルプとするか、あるいはリファイナー等を用いて機械的に処理して機械パルプとする必要がある。これらのパルプは、必要に応じて漂白処理され、所望の白色度に調整された後、製紙原料として使用される。現在、所望の白色度、パルプ特性に調整しやすいことから化学パルプ化法が主として用いられ、特にクラフト法と呼ばれる蒸解法は、薬品の再生が可能であり、使用原料の制限も少ない等の理由から化学パルプ化法の主流となっている。また、クラフトパルプ法は、装置の面でも発展してきており、連続蒸解釜と呼ばれる大量生産型でかつ大型のものが主流となってきている。前記クラフトパルプ法はこれまでに種々の改良法が提案されている。連続蒸解釜では、ＭＣＣ法、ＥＭＣＣ法、ＩＴＣ法、Ｌｏ−Ｓｏｌｉｄｓ法などが提案されている。これらの改良法は何れも、パルプ品質を改良する方法ではある。
【０００３】
これらのうち、ＭＣＣ法は、連続式蒸解釜への蒸解液の添加を３分割し、一部を釜の中段や下段からチップと向流添加し、蒸解度を均一にすることによりパルプ強度の向上をねらっているものであり、従来の蒸解液一括添加法に比較して、蒸解工程の各段のアルカリ濃度が均一になり、過剰なアルカリによる木材中のセルロースの崩壊が抑制されるといわれている。しかし、この方法はパルプ収率の向上にはあまり寄与せず、また既設の連続蒸解釜へ適用する場合、大掛かりな設備の改造を伴うという問題がある。また、Ｌｏ−Ｓｏｌｉｄｓ法は黒液を抽出する工程と、抽出した黒液よりも溶解有機物の少ない液で液補充する工程を組み合わせることにより、蒸解全体を通して、溶解有機物の少ない状態が維持でき、これによって均一な蒸解反応がなされ、強度の高いパルプを得られることが特許文献１及び特許文献２に開示されており、この方法によれば強度の高いパルプは得られるが、蒸解収率については定かでない。
【０００４】
一方、パルプ収率の向上を目指した、蒸解液の改善や脱リグニン助剤などの開発も進み、前者ではポリサルファイド蒸解法、後者ではキノン化合物の添加などが挙げられる。
これらのうち、ポリサルファイド蒸解法は、白液を酸化して硫化ナトリウムをポリサルファイド硫黄に変換したり、蒸解液に直接硫黄を添加して、ヘミセルロースの末端基を酸化保護して、蒸解時のアルカリによるセルロースの溶出を抑えるためパルプ収率が向上するとしている。このポリサルファイド蒸解法として、ポリサルファイド硫黄を１．４％（対木材チップ）添加して蒸解する方法がある（非特許文献１）が、今までの蒸解法による蒸解法を１００とした場合、該方法による蒸解収率は１０２〜１０４にしかならない。
【０００５】
また、電解酸化法によりポリサルファイド硫黄を生成させる方法も特許文献３〜特許文献５に記載されているが、該方法に不可欠である電極膜が詰まり易く、未だ実用化には至っていない。また、黒液の一部をガス化させて硫化水素を発生させ、該硫化水素と二酸化炭素を含有する酸性ガスを使用してポリサルファイド硫黄を形成する方法も特許文献６に記載されているが、クラウスプラントを設置するという設備的な負荷と硫化水素という有毒ガスを使用するという安全面から未だ実用化には至っていなし、また、蒸解収率についての記載もない。
【０００６】
蒸解収率を向上させる方法として、黒液を浸透ゾーンに戻し、蒸解のアルカリプロファイルを均一にし、低温長時間蒸解をする、いわゆるＣＯＭＰＡＣＴ ＣＯＯＫＩＮＧTM法、ＫＯＢＵＤＯMARI法（特許文献７〜特許文献９）があるが、非特許文献２によると、今までの蒸解法による収率を１００とした場合、該方法による蒸解収率は１０２〜１０３にしかならない。
【特許文献１】特表平８−５１１５８３号公報
【特許文献２】特表平１０−５０４６１４号公報
【特許文献３】特開平１０−１６６３７４号公報
【特許文献４】特開平１１−５１０１６号公報
【特許文献５】特開平１１−５１０３３号公報
【特許文献６】特表２００３−５２６７４０号公報
【特許文献７】米国特許第６０８６７１７号明細書
【特許文献８】米国特許第６１２３８０７号明細書
【特許文献９】米国特許第６１５９３３６号明細書
【非特許文献１】山口章、「工場チップのポリサルファイド蒸解」、紙パ技協誌、第３３巻第８号、ｐ１〜９
【非特許文献２】具延、「ＣＯＭＰＡＣＴ ＣＯＯＫＩＮＧTM法及びＫＯＢＵＤＯMARI法の蒸解パルプの収率評価法」、平成１５年度 紙パルプ技術協会 年次大会 講演予稿集、ｐ４９〜５９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、リグノセルロース物質を浸透ゾーン、蒸解ゾーンを順に有する１ベッセル蒸解装置により蒸解する方法において、リグノセルロース物質の蒸解収率を向上させる方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者等は、リグノセルロース物質を浸透ゾーン、蒸解ゾーンを順に有する１ベッセル蒸解装置を用いて蒸解する方法において、蒸解収率を向上させることができる方法について種々検討を重ねた結果、浸透ゾーンにポリサルファイドを添加し、かつ抽出黒液を浸透ゾーンに添加する割合を選択することにより、蒸解収率を向上させることができることを見出した。更に、詳しく述べれば、今までの蒸解法では達成できなかった低温での蒸解をすることにより、薬液中のポリサルファイドの分解を抑制し、また、ポリサルファイドを大量に含んだ黒液を浸透ゾーン等に戻すことにより、新たに添加されるポリサルファイドの量以上の効果をもたらし、蒸解収率が大幅に向上することを見出し、本発明を完成するに至った。本発明は以下の各発明を包含する。
【０００９】
（１）浸透ゾーン、蒸解ゾーン及び洗浄ゾーンを順に有し、かつ、複数のストレーナーが設けられている１ベッセル蒸解装置にリグノセルロース物質を供給し、前記ストレーナーからの抽出黒液を浸透ゾーンに添加しつつ連続蒸解する方法であって、前記浸透ゾーンに添加する黒液量を１００とした場合、１ベッセル蒸解装置の一番上部に位置する浸透ゾーンと次の蒸解ゾーンの間のストレーナーからの抽出黒液量が少なくとも６０で、残部が１ベッセル蒸解装置の蒸解ゾーン中間部のストレーナー及び／又は蒸解ゾーンと洗浄ゾーンの間のストレーナーからの抽出黒液であり、かつ、浸透ゾーンの頂部及び／又はそれ以前の箇所において前記リグノセルロース物質に白液と、添加率０．３質量％〜１．５質量％（対絶乾リグノセルロース材料）のポリサルファイドが添加され、さらに白液を前記複数のストレーナーの少なくとも１つに添加することを特徴とするリグノセルロース物質の蒸解方法。
【００１０】
（２）前記蒸解ゾーンのストレーナー及び／又は蒸解ゾーンと洗浄ゾーンの間のストレーナーからの抽出黒液の残部はフラッシュタンクを経てエバポレーターに送られて処理されることを特徴とする（１）項記載のリグノセルロース物質の蒸解方法。
【００１１】
（３）前記浸透ゾーンの頂部及び／又はそれ以前の箇所において、リグノセルロース物質にアントラキノン誘導体が添加されることを特徴とする（１）項又は（２）項に記載のリグノセルロース物質の蒸解方法。
【００１２】
（４）前記ポリサルファイドが酸化触媒を用いてサルファイドを酸化処理することによって調製されているものであることを特徴とする（１）項〜（３）項のいずれか１項に記載のリグノセルロース物質の蒸解方法。
【００１３】
（５）前記浸透ゾーンに添加する黒液量を１００とした場合、前記蒸解装置の浸透ゾーンと蒸解ゾーンの間のストレーナーからの抽出黒液が７０以上であることを特徴とする（１）項〜（４）項のいずれか１項に記載のリグノセルロース物質の蒸解方法。
【００１４】
（６）前記浸透ゾーンに添加する抽出黒液の温度が１００〜１３０℃であることを特徴とする（１）項〜（５）項のいずれか１項に記載のリグノセルロース物質の蒸解方法。
【００１５】
（７）前記複数のストレーナーからの抽出黒液の一部が白液と共に前記蒸解ゾーンの始めに添加されることを特徴とする（１）項〜（６）項のいずれか１項に記載のリグノセルロース物質の蒸解方法。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の方法によれば、リグノセルロース物質を浸透ゾーン、蒸解ゾーンを順に有する１ベッセル蒸解装置内に少なくとも２つのストレーナーを設けて、該ストレーナーからの抽出黒液を浸透ゾーンの始めに循環して利用する連続蒸解法において、前記浸透ゾーンに添加する黒液量をとして、蒸解装置の一番上部に位置する浸透ゾーンと次の蒸解ゾーンの間のストレーナーからの抽出黒液量の大部分を循環利用することにより、蒸解装置に添加されるポリサルファイドが分解して失われることを抑えて有効利用することが可能となり、蒸解収率を大幅に向上せしめたリグノセルロース物質の蒸解方法が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の蒸解方法に用いられる原料リグノセルロース物質は、好適には広葉樹材及び針葉樹材であるが、非木材と呼ばれるものでも良く、特に限定するものではない。
また、本発明の蒸解方法としては、クラフト蒸解（ポリサルファイド法）、ソーダ蒸解、アルカリサルファイト蒸解等の公知の蒸解法を用いることができるが、パルプ品質、エネルギー効率等を考慮すると、クラフト蒸解法が好適に用いられる。
【００１８】
本発明の蒸解方法においては、例えば、図１に示すように、上部から底部にかけて、浸透ゾーン（Ａ）、蒸解ゾーン（Ｂ１、Ｂ２）、洗浄ゾーン（Ｃ）を順に有する連続蒸解装置が使用される。そして、該連続蒸解装置における蒸解ゾーンは、上部側の第一蒸解ゾーン（Ｂ１）と下部側の第二蒸解ゾーン（Ｂ２）を有している連続蒸解装置であることが好ましい。そして、浸透ゾーン（Ａ）と第一蒸解ゾーン（Ｂ１）の間、蒸解ゾーン（Ｂ１）と（Ｂ２）の間、及び蒸解ゾーン（Ｂ２）と洗浄ゾーン（Ｃ）の間はストレーナーが配置されている。図１の場合に、１ベッセル蒸解装置の頂部からストレーナ−５までの帯域（Ａ）が浸透ゾーンであり、ストレーナー５からストレーナー６までの帯域（Ｂ１）が第一蒸解ゾーン、ストレーナー６からストレーナー７までの帯域が第二蒸解ゾーン（Ｂ２）、ストレーナー７からパルプが蒸解装置から出るまでの帯域が洗浄ゾーン（Ｃ）である。
【００１９】
本発明の蒸解方法においては、蒸解液が洗浄ゾーンを除く、前記各ゾーン毎に１ヶ所以上から供給される。例えば、図１の場合、浸透ゾーン（Ａ）には、蒸解液導入管２からの白液がリグノセルロース物質に混合された状態で供給されるとともに、ストレーナー５から黒液抽出管１６より取り出された抽出黒液が黒液導入管４から供給される。また、第一蒸解ゾーン（Ｂ１）には、浸透ゾーンからのチップに同伴される蒸解液のほかに、白液導入管１からの白液が供給される。
【００２０】
白液の供給比率としては、蒸解ゾーンへの供給率が、全白液の２０質量％以上、好ましくは２５質量％以上である。蒸解ゾーンへの白液供給率がこれらより少ない場合、ヘミセルロースの溶出が多くなり、蒸解収率が低くなる。分割供給される白液には、図１に示すように、浸透ゾーンへの白液にはポリサルファイドを添加し、さらにアントラキノンを添加して供給すれば良い。蒸解ゾーンへの白液にもポリサルファイドやアントラキノンを添加して供給しても良いが、蒸解ゾーンにおけるこれら蒸解助剤のチップへの浸透性は悪いので、白液のみを供給する方が好ましい。白液としては、硫化度の異なるものを用いても良く、例えば、木材をクラフト蒸解する場合、白液の硫化度は５〜７５％、好ましくは１５〜４５％であり、有効アルカリ添加率は総計で、絶乾木材質量当たり５〜３０質量％、好ましくは１０〜２５質量％である。
【００２１】
本発明の蒸解方法において使用されるポリサルファイド硫黄の製造方法としては、実用的な方法として酸化触媒法や電解法が挙げられる。酸化触媒法は硫化ナトリウムを含むアルカリ性溶液を活性炭などの触媒存在下に空気などの分子状酸素により酸化する方法である。また、電解法は水酸化ナトリウムと硫化ナトリウム、あるいは炭酸ナトリウムと硫化ナトリウムが主成分のアルカリ性蒸解液などの硫化物イオンを含む溶液中の硫化物イオンを電気化学的に酸化する方法（特許文献２）である。酸化触媒法は、副生成物であるチオ硫酸ナトリウムが生成するという問題を有し、それ故、絶乾チップに対し１．５質量％までしか添加することができないが、日本においては多くの工場で採用され実績がある。電解法は、副生成物の反応を抑え、ポリサルファイド硫黄を高濃度で得ることができるが、日本では電気コストが高いため工場で採用されておらず、また、電解法はアノードとカソードの隔膜が詰まりやすく安定的にポリサルファイド硫黄を製造し難い。そこで、本発明では酸化触媒法で製造したポリサルファイドを使用したが、今後、日本の情勢が変わり、電気コストが安くなったり、隔膜の性能が向上すればこの限りではない。
【００２２】
本発明におけるポリサルファイド硫黄の添加率は、絶乾チップに対し０．３〜１．５質量％である。０．３質量％より低ければ十分に収率が上がらず、１．５質量％より高ければ前記に示した通り、副生成物が多量に生成するので適さない。
【００２３】
また、蒸解補助剤として公知の環状ケト化合物、例えば、ベンゾキノン、ナフトキノン、アントラキノン、アントロン、フェナントロキノン及び前記キノン系化合物のアルキル、アミノ等の核置換体、或いは前記キノン系化合物の還元型であるアントラヒドロキノンのようなヒドロキノン系化合物、さらには、ディールスアルダー法によるアントラキノン合成法の中間体として得られる安定な化合物である９，１０−ジケトヒドロアントラセン化合物等から選ばれた１種或いは２種以上が添加されてもよく、その添加率は通常の添加率であり、例えば、木材チップの絶乾重量当たり０．００１〜１．０重量％である。
また、その他の使用できる蒸解助剤としては、エチレンジアミンテトラ酢酸（ＥＤＴＡ）、ジエチレントリアミンペンタ酢酸（ＤＴＰＡ）等のキレート剤や、各種界面活性剤等が挙げられ、また緑液も利用でき、特に限定されるものではない。これらの蒸解助剤は、蒸解液同様、分割添加することが可能であり、添加場所も限定されるものではない。
【００２４】
本発明の蒸解方法の場合、浸透ゾーンにおいては、以下の処理を行なうことを特徴としている。第一は、十分に液比を高くすることであり、第二は、十分なアルカリを添加することであり、第三は温度を上げ過ぎないことである。温度を高くし過ぎると、薬液がリグノセルロース物質に十分に浸透する前に反応が起こってしまい、不均一な蒸解を誘因するし、また、ポリサルファイドが分解する。本発明では、ポリサルファイドを十分に含み、かつ残アルカリの多い黒液を蒸解液と共に浸透ゾーンの頂部に添加することにより、上記条件を満たしている。
【００２５】
本発明の蒸解方法は、１ベッセル蒸解装置に少なくとも２つのストレーナーが設けられ、該ストレーナーからの抽出黒液が蒸解装置の頂部、すなわち浸透ゾーンの始めに添加される連続蒸解法である。例えば、図１の装置による方法の場合は、黒液抽出管１６，１７，１８，１９から黒液が抽出される。黒液抽出管１６，１９から抽出された黒液の一部又は全量は黒液導入管３，４を通して浸透ゾーンに供給され、黒液抽出管１７，１８から抽出された黒液は全量がフラッシュタンク１５に送られる。前記浸透ゾーンに供給される全黒液量を１００とした場合、蒸解装置の一番上部に位置するストレーナー５からの抽出黒液量部分が少なくとも６０であり、好ましくは７０以上である。該黒液抽出量部分が６０未満の場合、未反応のポリサルファイドが温度の高い蒸解ゾーンに送られて無効分解されることとなるので好ましくない。
【００２６】
抽出黒液として、黒液抽出管１９からの抽出黒液を黒液導入管３を通して浸透ゾーンに供給することもあるが、ポリサルファイドは温度の高い蒸解ゾーン（Ｂ１）中で既に分解されていてこの抽出黒液中には殆どないため、浸透ゾーンにおけるチップ処理にこの抽出黒液部分が寄与することはできない。本発明の蒸解方法において、前記の浸透ゾーンのストレーナーからの抽出黒液を循環使用することの利点は、浸透ゾーンにおいて炭水化物と反応せずに残存しているポリサルファイドが温度の高い蒸解ゾーンに送られて無効分解される以前に、該黒液を浸透ゾーンへ循環供給して含まれているポリサルファイドを再度有効利用することにある。
【００２７】
本発明の蒸解方法において、浸透ゾーンにおける液比は４〜７である。液比を４未満にすると、原料に薬液が十分に浸透しない場合がある上に、容積重が小さい原料を用いた場合には、原料が釜内を沈降し難くなって、原料の装置内移動が不均一になり、結果として不均一蒸解となるため適さない。特に、ＪＡＰＡＮ ＴＡＰＰＩ 紙パルプ試験方法Ｎｏ．３に準じて測定した容積重が４５０ｋｇ／ｍ3以下の原料を使用した場合には、この傾向が強くなるため、有効である。容積重が４５０ｋｇ／ｍ3以下の原料としては、ラジアータ松、カラ松、トド松、エゾ松等の針葉樹や、E.degluptaやE.grandisのような一部のユーカリ（例えば、紙パ技協誌、４８巻、２号、ｐ２９４、表５）やアカシアを挙げることができる。また、液相釜と呼ばれるタイプの蒸解装置は、気相釜と呼ばれるタイプの蒸解装置に比べて原料が沈降し難くいため、液比はより高めに設定するのが好ましい。一方、液比が７より大きくなると、黒液の回収負荷が大きくなり過ぎるため適さない。
【００２８】
本発明の蒸解方法における浸透ゾーンの温度は、１００〜１３０℃、リグノセルロース物質の滞留時間は０．５〜２時間である。１００℃より低い場合や滞留時間が０．５時間より少ない場合には、浸透ゾーンにおける薬液の浸透及び反応が不十分になり、その後の蒸解ゾーンで急激に加温し、かつ高温にて蒸解しなければならず、不均一な蒸解となる可能性が高いため適さない。一方、１３０℃よりも高い温度の場合や滞留時間が２時間より長い合には、ポリサルファイドが無効分解し、また、十分に薬液が原料に浸透する前に蒸解反応が始まることにより均一な蒸解が出来なくなったり、黒液中の有機物による副反応により均一な蒸解が出来なくなる可能性があるため適さない。本発明の浸透ゾーンでは、チャンネリング回避という観点から、必ず並流処理が行われる。
【００２９】
本発明の蒸解方法における蒸解ゾーンの処理条件としては、少なくとも１ヶ所から白液を供給し、かつ蒸解ゾーンの途中から黒液を抽出し、絶乾未晒パルプ１ｔ生産あたり少なくとも４ｍ3以上の該黒液を浸透ゾーンの始めに戻し、残りの黒液を抽出し、かつ蒸解ゾーン終了時に黒液を抽出する以外、特に限定されるものではないが、該黒液の戻し量が４ｍ3より少なければ、収率の向上が顕著ではないので適さない。例えば、図１の装置  による蒸解方法の場合には、第一蒸解ゾーン（Ｂ１）に白液導入管１を経て白液を供給し、浸透ゾーン（Ａ）と第一蒸解ゾーン（Ｂ１）の間に設置されているストレーナー５から抽出した黒液の大部分はクーラー１２を通って浸透ゾーンに供給し、必要に応じて、黒液の一部はヒーター１４を通り第一蒸解ゾーン（Ｂ１）に供給される。
【００３０】
また、ストレーナー６から黒液抽出管１９により抽出した黒液も、ストレーナー５からの抽出黒液と同様にクーラー１３を通り浸透ゾーンに供給される。また、ストレーナー６，７からの抽出黒液のうち、黒液抽出管１７，１８から抽出された黒液は、フラッシュタンク１５を経てエバポレーターへ送られる。
【００３１】
本発明の蒸解方法における蒸解ゾーンにおける処理は、向流蒸解及び並流蒸解のいずれにも限定されるものではなく、状況に応じて向流蒸解及び並流蒸解が適宜選択される。例えば、図１に示されるように、蒸解ゾーンを上部の第一蒸解ゾーン（Ｂ１）と下部の第二蒸解ゾーン（Ｂ２）に分けた場合には、向流蒸解＋向流蒸解、向流蒸解＋並流蒸解、並流蒸解＋並流蒸解、並流蒸解＋向流蒸解の４つの組み合わせが可能である。これらの選択は、原料となるリグノセルロース物質の性状や、操業性、経済性、パルプ品質等を考慮して適宜行われる。
【００３２】
本発明の蒸解方法の蒸解ゾーンにおける液比は４〜１０である。液比を４未満にすると、蒸解液の浸透不十分により、未蒸解チリが発生し、一方、液比１０を越えると黒液の回収負荷が大きくなり過ぎるため適さない。
蒸解ゾーンにおける最高温度は、例えば、広葉樹を原料とした場合、１３０〜１５０℃であり、針葉樹を原料とした場合には、１４０〜１６０℃である。蒸解ゾーンにおけるリグノセルロース物質の滞留時間は２〜１０時間である。滞留時間が２時間より短ければ、蒸解不十分でチップがパルプ化されず、一方、１０時間より長ければ過蒸解によりパルプ繊維が傷んでしまうため望ましくない。蒸解ゾーン終了時に抽出される黒液中の残アルカリ量は、５〜２０ｇ／ｌ、好ましくは８〜１２ｇ／ｌである。残アルカリ濃度が５ｇ／ｌより低い場合には、蒸解ゾーンでの脱リグニン反応が十分に進まず、一方、２０ｇ／ｌよりも高くなると、セルロースの損傷が大きくなり、蒸解パルプ収率が低くなるため適さない。
【００３３】
本発明の蒸解方法の洗浄ゾーンにおける条件は、処理時間が１時間以下であること以外、特に限定されるものではない。本発明において、蒸解装置全体をなるべく低温で蒸解するためには、洗浄の時間が必然的に短くなるためである。洗浄ゾーンにおいては、向流蒸解、並流蒸解のいずれでもよく、特に限定されるものではないが、装置内での洗浄の効率化を考慮すると、向流蒸解とするのが好ましい実施形態である。
【００３４】
本発明の蒸解方法において、複数の箇所から抽出された黒液の一部は、フラッシュタンク１５に送られ、フラッシュ蒸気を回収した後、エバポレーターに送られる。エバポレーターで濃縮された後、燃焼により、有機物質は熱エネルギーとして回収され、無機物質は最終的に蒸解液に再生される。
【００３５】
本発明の蒸解方法は、リグノセルロース物質を、浸透ゾーン、蒸解ゾーンを順に有する１ベッセル蒸解装置により蒸解する方法であり、蒸解装置内に少なくとも２つのストレーナーが設けられ、特にポリサルファイドを含有する抽出黒液を浸透ゾーンに循環供給して有効利用するものである。本発明の蒸解方法の場合、比較的温和な条件で蒸解することにより蒸解収率が向上する理由については、以下のように推測している。すなわち、今までの蒸解法では達成できなかった低温で蒸解を行うことが可能となることによって、薬液中のポリサルファイドが分解され難くなり、また、ポリサルファイドを大量に含んだ黒液を浸透ゾーンに戻すことにより、実際に添加したポリサルファイドの量以上の効果をもたらし、リグノセルロース中の炭水化物の崩壊がポリサルファイドにより起こり難くなったため、蒸解収率が大幅に向上するものと推測している。
【実施例】
【００３６】
以下に、実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、勿論、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。なお、蒸解は工場の連続式蒸解釜を再現できる実験室用の蒸解釜を用いて評価した。各例における配合比率、％、部等の数値は全て質量基準である。
【００３７】
実施例１及び比較例１、２において、未晒パルプのカッパー価、蒸解収率の測定法は以下の通りである。
＜カッパー価の測定＞
カッパー価の測定は、ＪＩＳ  Ｐ  ８２１１に準じて行った。
【００３８】
＜蒸解収率の測定＞
蒸解収率の測定は、下記の式より算出した。
蒸解収率（％）＝〔投入した絶乾チップ（ｇ）  ÷  蒸解後の絶乾パルプ（ｇ）〕×１００
【００３９】
実施例１
図１に示されているように、浸透ゾーンと蒸解ゾーンの間、、蒸解ゾーンの途中（蒸解ゾーンの上部側のＢ１と下部側のＢ２の間）及び蒸解ゾーンの下部側蒸解ゾーン（Ｂ２）と洗浄ゾーンの間の３箇所にストレーナー（５，６，７）を設置した１ベッセル蒸解釜を用い、アカシアマンギューム：ユーカリグランディス：国内産広葉樹＝３０：４０：３０（質量比）からなる広葉樹チップを以下の手順に従って蒸解した。まず、浸透ゾーン（Ａ）において、広葉樹チップ絶乾５００ｇに対し、有効アルカリとして１２．６％、ポリサルファイド硫黄１．０％、アントラキノン０．０３％、硫化度２８％に相当する蒸解液を図１の蒸解液導入管２から０．５８リットルと、黒液は黒液導入管３、４から各々０．６、０．９リットルを浸透ゾーン（Ａ）に添加して蒸解をスタートさせた。なお、浸透ゾーン（Ａ）においては並流蒸解が行われ、浸透ゾーン（Ａ）におけるチップの滞留時間は３７分、温度は１２５℃であった。
【００４０】
次いで、蒸解ゾーンの上部側第一蒸解ゾーン（Ｂ１）において、チップ絶乾５００ｇに対し有効アルカリとして５．４％、硫化度２８％に相当する蒸解液（蒸解液導入管１）０．２５リットルを使用して液循環を行った。その後、ストレーナー６，７から、黒液抽出管１７，１８を介して、チップ絶乾５００ｇに対し２．５リットルの黒液を抽出し、フラッシュタンク１５に送った。上部側第一蒸解ゾーン（Ｂ１）、下部側第二蒸解ゾーン（Ｂ２）ともに並流蒸解とした。蒸解ゾーン（Ｂ１，Ｂ２）におけるチップの合計滞留時間は２５７分、蒸解温度は上部蒸解ゾーン（Ｂ１）及び下部蒸解ゾーンの平均値として１３９℃と１４６℃とした。
【００４１】
その後、洗浄ゾーン（Ｃ）においては、チップの滞留時間は０．５時間であった。洗浄濾液導入管２０及び２１を介して、希釈洗浄水として未晒パルプの洗浄濾液２．６リットルを洗浄ゾーン底部から添加した。得られた未晒パルプのカッパー価は蒸解温度１３９℃、１４６℃に対し、各々１９．８，１５．１、未晒パルプの絶乾収量は２８９．５ｇ、２８４．０ｇであり、蒸解収率は５７．９％、５６．８％であった。
【００４２】
比較例１
浸透ゾーンにおいて、抽出黒液を黒液抽出管３，４から各々０．７５リットルずつ添加したこと、及び蒸解ゾーンの平均温度を１３８℃、１４０℃としたこと以外は、実施例１と同様の操作を行なった。得られた未晒パルプのカッパー価は蒸解温度１３８℃、１４０℃に対し、各々２０．６、１６．５、未漂白パルプの絶乾収量は２７６．０ｇ、２７１．０ｇであり、蒸解収率は５５．２％，５４．２％であった。
【００４３】
比較例２
浸透ゾーンにおいて、ポリサルファイド硫黄０．１％を添加したこと、及び蒸解ゾーンの平均温度を１３８℃、１３９℃、１４６℃にしたこと以外は、実施例１と同様の操作を行なった。得られた未晒パルプのカッパー価は蒸解温度１３８℃、１３９℃、１４６℃に対し、各々２１．０，１７．９，１４．８、未漂白パルプの絶乾収量は２７１．５ｇ、２６６．５ｇ、２６４．０ｇであり、蒸解収率は５４．３％、５３．３％、５２．８％であった。
【００４４】
【表１】
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【００４５】
表１及び図２のグラフから明らかなように、リグノセルロース物質を浸透ゾーン、蒸解ゾーンを順に有する１ベッセル蒸解装置により蒸解する際に、蒸解釜に少なくとも２つのストレーナーが設けられ、該ストレーナーからの抽出黒液を浸透ゾーンに添加する連続蒸解法において、前記浸透ゾーンに添加する黒液量を１００とした場合、蒸解釜の一番上部に位置するストレーナーからの抽出黒液量が６０以上であり、かつ浸透ゾーンの頂部に前記抽出黒液と白液とポリサルファイドが添加され、該ポリサルファイドの添加が所望量である場合、蒸解収率が向上することが分かる。つまり、本発明の蒸解方法を実施することにより、薬液中のポリサルファイドが分解し難く、またポリサルファイドを大量に含んだ黒液を蒸解釜の一番上のストレーナーから多量に抽出し、該流出黒液を浸透ゾーンの頂部に添加することにより、実際に添加したポリサルファイドの量以上の効果をもたらし、蒸解収率を大幅に向上させることができた。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明の方法は、蒸解収率を一層向上させ、カッパー価と蒸解収率の関係を更に改善することができる。すなわち、本発明は、同一有効アルカリ添加率で同一カッパー価における蒸解収率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の蒸解を実施する為の蒸解フローの一例を示す模式図である。
【図２】未晒パルプのカッパー価と蒸解収率の関係を示す図である。
【符号の説明】
【００４８】
１…白液導入管
２…ポリサルファイド、アントラキノン含有白液導入管
３，４…黒液導入管
５，６，７…ストレーナー
８，９，１０，１１…ポンプ
１２，１３…クーラー
１４…ヒーター
１５…フラッシュタンク
１６，１７，１８，１９…黒液抽出管
２０，２１…洗浄濾液導入管
【図１】
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【図２】
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